Traitement et analyse de données de systèmes radar HF : Etude des perturbations ionosphériques détectées à l'équateur magnétique avec le radar LDG et à moyenne latitude avec le réseau de Francourville
Résumé
The thesis shows a study of ionospheric perturbations measured at low and mid latitude. Two HF measurement devices are used. This leads to have two distinct parts.
The first part shows the analysis of the data recorded by the HF radar of the LDG in 1993 at the magnetic equator. Observations show the presence of radar echoes quite complex which are difficult to identify their origin. A very detailed analysis of the parameters (radar characteristics, propagation effect versus the radar frequency, and the mechanisms of irregularity generation in the equatorial ionosphere) is done. A numerical simulation allows the understanding of the echoes reflected or scattered by the equatorial ionosphere irregularities. A second study documents for the first time the development of irregularities in the equatorial F region during daytime.
The second part of the thesis details the effects of two different sources (solar eclipse and large earthquakes) measured by the HF network of Francourville.
The solar eclipse of August 11, 1999, modified the electron source term during three hours. With ionograms and Doppler sounding, the coefficients of different loss processes and the transport speed of the electrons and ions have been calculated. The atmospheric gravity wave, generated by the supersonic motion of the shadow of the Moon on the Earth, has been clearly identified in ionospheric measurements and in additional infrasound measurements. Two sources are distinguished: in the stratosphere for the ground-based measurements and a local source for the ionospheric measurements. Lastly, cartography of the temporal change of the perturbation induced by the eclipse over Western Europe at 180 km height is done with the use of 11 other ionosondes.
From August to November 1999, the effects of height earthquakes, with a surface magnitude higher than 6, have been measured in the ionosphere. The seismograms are compared to the Doppler measurements. The thermospheric filter effect is deduced from the Doppler data.
The first part shows the analysis of the data recorded by the HF radar of the LDG in 1993 at the magnetic equator. Observations show the presence of radar echoes quite complex which are difficult to identify their origin. A very detailed analysis of the parameters (radar characteristics, propagation effect versus the radar frequency, and the mechanisms of irregularity generation in the equatorial ionosphere) is done. A numerical simulation allows the understanding of the echoes reflected or scattered by the equatorial ionosphere irregularities. A second study documents for the first time the development of irregularities in the equatorial F region during daytime.
The second part of the thesis details the effects of two different sources (solar eclipse and large earthquakes) measured by the HF network of Francourville.
The solar eclipse of August 11, 1999, modified the electron source term during three hours. With ionograms and Doppler sounding, the coefficients of different loss processes and the transport speed of the electrons and ions have been calculated. The atmospheric gravity wave, generated by the supersonic motion of the shadow of the Moon on the Earth, has been clearly identified in ionospheric measurements and in additional infrasound measurements. Two sources are distinguished: in the stratosphere for the ground-based measurements and a local source for the ionospheric measurements. Lastly, cartography of the temporal change of the perturbation induced by the eclipse over Western Europe at 180 km height is done with the use of 11 other ionosondes.
From August to November 1999, the effects of height earthquakes, with a surface magnitude higher than 6, have been measured in the ionosphere. The seismograms are compared to the Doppler measurements. The thermospheric filter effect is deduced from the Doppler data.
La thèse présente une étude de perturbations ionosphériques mesurées à basse et moyenne latitude. Deux systèmes de mesures HF différents sont utilisés. Ils donnent lieu a deux parties différentes.
La première partie de la thèse analyse les données enregistrées par le radar HF du LDG en 1993 à l'équateur magnétique. Des observations montrent la présence d'échos radar assez complexes dont il est difficile de déterminer la ou les origines. Une analyse très détaillée des paramètres en jeu (caractéristiques du radar, effet de propagation aux différentes fréquences utilisées, et mécanismes de formation des irrégularités dans l'ionosphère équatoriale) est menée. Une simulation numérique a permis de comprendre la structure des échos formés par réflexion ou diffusion de l'onde radar sur les différentes irrégularités présentes dans l'ionosphère équatoriale. Une seconde étude a été menée montrant pour la première fois à ces latitudes avec un radar l'observation d'irrégularités le jour dans la région F de l'ionosphère.
La seconde partie de la thèse examine les effets de deux sources différentes (éclipse solaire et séismes importants) mesurés avec le réseau HF de Francourville.
L'éclipse solaire du 11 août 1999 a modifié le terme de production des électrons pendant trois heures. Avec des ionogrammes et des mesures Doppler, les coefficients des différents processus de perte des électrons et la vitesse de transport des ions et des électrons ont été calculés. L'onde de gravité créée par le passage supersonique de l'ombre de la Lune sur l'atmosphère terrestre a été nettement identifiée dans les mesures ionosphériques et dans des mesures infrason complémentaires. On distingue une source différente pour les deux altitudes de mesure : source stratosphérique pour les mesures faites au sol et source locale pour les mesures ionosphériques. Enfin, une cartographie de la variation temporelle de la perturbation due à l'éclipse au dessus de l'Europe occidentale à 180 km d'altitude a été réalisée avec l'apport des données de 11 autres ionosondes.
Entre août et novembre 1999, les effets de 8 séismes de magnitude de surface supérieure à 6 ont été mesurés dans l'ionosphère. Les sismogrammes sont comparés aux mesures Doppler. On évalue avec les mesures Doppler l'effet du filtre thermosphérique pour les ondes acoustiques.
La première partie de la thèse analyse les données enregistrées par le radar HF du LDG en 1993 à l'équateur magnétique. Des observations montrent la présence d'échos radar assez complexes dont il est difficile de déterminer la ou les origines. Une analyse très détaillée des paramètres en jeu (caractéristiques du radar, effet de propagation aux différentes fréquences utilisées, et mécanismes de formation des irrégularités dans l'ionosphère équatoriale) est menée. Une simulation numérique a permis de comprendre la structure des échos formés par réflexion ou diffusion de l'onde radar sur les différentes irrégularités présentes dans l'ionosphère équatoriale. Une seconde étude a été menée montrant pour la première fois à ces latitudes avec un radar l'observation d'irrégularités le jour dans la région F de l'ionosphère.
La seconde partie de la thèse examine les effets de deux sources différentes (éclipse solaire et séismes importants) mesurés avec le réseau HF de Francourville.
L'éclipse solaire du 11 août 1999 a modifié le terme de production des électrons pendant trois heures. Avec des ionogrammes et des mesures Doppler, les coefficients des différents processus de perte des électrons et la vitesse de transport des ions et des électrons ont été calculés. L'onde de gravité créée par le passage supersonique de l'ombre de la Lune sur l'atmosphère terrestre a été nettement identifiée dans les mesures ionosphériques et dans des mesures infrason complémentaires. On distingue une source différente pour les deux altitudes de mesure : source stratosphérique pour les mesures faites au sol et source locale pour les mesures ionosphériques. Enfin, une cartographie de la variation temporelle de la perturbation due à l'éclipse au dessus de l'Europe occidentale à 180 km d'altitude a été réalisée avec l'apport des données de 11 autres ionosondes.
Entre août et novembre 1999, les effets de 8 séismes de magnitude de surface supérieure à 6 ont été mesurés dans l'ionosphère. Les sismogrammes sont comparés aux mesures Doppler. On évalue avec les mesures Doppler l'effet du filtre thermosphérique pour les ondes acoustiques.